畢業(yè)設(shè)計(jì)—紅外線技術(shù)

1、裝訂線XXXX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要在教學(xué)、產(chǎn)品演示中，將PPT與投影儀配合使用，有很好的放映效果。針對(duì)操作者需要不斷在計(jì)算機(jī)前操作鼠標(biāo)才能實(shí)現(xiàn)幻燈片的放映這一不便之處，本文設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，性能可靠的紅外PPT翻頁控制器，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制PPT的放映。之所以選擇紅外線技術(shù)，是因?yàn)榧t外通信數(shù)據(jù)傳輸裝置電路簡單，易于實(shí)現(xiàn)，在一些需要數(shù)據(jù)交換的場(chǎng)合，當(dāng)數(shù)據(jù)量不是很大，實(shí)時(shí)要求不是很高的情況下，使用紅外通信方式，可以完成低誤碼率、高速率的信息傳輸。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)來構(gòu)建紅外發(fā)射電路和解碼電路，采用USB接口芯片PDIUSBD12來實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的枚舉和數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的US

2、B總線通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)PPT翻頁的控制，且實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的熱插拔。該控制器可大大增強(qiáng)PPT演示人員與觀眾的交流。 關(guān)鍵詞：紅外編碼、紅外解碼、單片機(jī)、PDIUSBD12芯片Abstract In the school teaching and product demonstration,coordination PPT and the projecting apparatus has showed good effect. In view of the inconvenience which the coperator needs to operate the mouse constantly b

3、eside the computer .The paper is designed about the infrared controller which controls PPT remotely ,and is simple mechanism,low cost,and reliable performance. Infrared technology was chosen because infrared communication data transmission device circuit is simple and very easy to realize.In some oc

4、casions where it needs to exchange data and the data capacity is not large and the real-time requirement is not harsh ,the use of infrared communication mode can complete information transmission in the low-error rate and the rate of high-speed way.The design uses a microcontroller to build infrared

5、 transmitter circuit and decoding circuit. PDIUSBD12 which is USB interface chip is used to implement USB device enumeration and data transfer, and realize the USB-bus communication of PC device, so as to realize the control of the PPT page.And it realize the effect of hot-plug. The controller can g

6、reatly enhance the PPT presentation personnel exchanges with the audience.Keyword: IR codes IR decoding SCM PDIUSBD12 chip目錄摘要1Abstract21 前言51.1 紅外遙控的認(rèn)識(shí)51.1.1 遙控技術(shù)51.1.2 紅外通信的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)51.1.3 紅外遙控的基本原理61.1.4 單片機(jī)和紅外線控制61.2USB接口技術(shù)71.2.1 USB技術(shù)簡介71.2.2 PDIUSBD12芯片特點(diǎn)71.3 論文研究內(nèi)容和意義71.3.1 研究內(nèi)容71.3.2 研究意義72 系統(tǒng)分析9

7、2.1 方案論證92.2 總體設(shè)計(jì)框圖113 紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)123.1 單片機(jī)及其硬件電路設(shè)計(jì)123.1.1 單片機(jī)的介紹123.1.2 振蕩電路153.1.3 復(fù)位電路153.1.4 按鍵電路163.1.5 紅外發(fā)射二極管電路163.2 單片機(jī)紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)173.2.1 紅外編碼原理173.2.2 基于字節(jié)傳輸?shù)募t外收發(fā)數(shù)據(jù)格式193.3 紅外發(fā)射總體電路圖193.4 紅外發(fā)射程序流程圖204 紅外線接收224.1 紅外接收頭224.2 紅外線的的解碼224.3 紅外接收程序流程圖235 單片機(jī)與PC機(jī)間通信245.1 USB對(duì)設(shè)備要求的響應(yīng)245.2 USB芯片PDIUSBD1226

8、5.3 固件程序295.3.1 固件編程的主要工作295.3.2 固件的文件結(jié)構(gòu)305.3.3 描述符315.4 USB電氣接口驅(qū)動(dòng)325.4.1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序簡介325.4.2 Windows2000驅(qū)動(dòng)程序335.4.3 WDM驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)模型335.4.4 標(biāo)準(zhǔn)總線驅(qū)動(dòng)程序和類驅(qū)動(dòng)程序355.4.5 WDM驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)365.4.6 驅(qū)動(dòng)程序裝入的實(shí)現(xiàn)365.5 紅外接收及USB總線串行通信電路設(shè)計(jì)385.5.1 電路設(shè)計(jì)框圖385.5.2 紅外接收及USB總線串行通信電路設(shè)計(jì)386 實(shí)驗(yàn)調(diào)試396.1 紅外發(fā)射模塊通信的調(diào)試與測(cè)試396.2 紅外接收模塊通信的調(diào)試與測(cè)試40結(jié)論及心得

9、體會(huì)41謝 辭42參考文獻(xiàn)43附錄441 前言1.1 紅外遙控的認(rèn)識(shí)1.1.1 遙控技術(shù)遠(yuǎn)程遙控技術(shù)又稱為遙控技術(shù)，是指實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。紅外遙控是以紅外線作為載體來傳送遙控命令的，其波長介于紅光和微波之間，0.773.0m為近紅外區(qū)，3.06.0m為中紅區(qū)，6.020m為中遠(yuǎn)紅外區(qū)，201000m為遠(yuǎn)紅外區(qū)。紅外遙控技術(shù)是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，在通過云霧塵埃等充滿懸浮粒子的物質(zhì)時(shí)不易發(fā)生散射，有較強(qiáng)的穿透能力，還具有不易受干擾于產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用

10、，并越來越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等遙控裝置中。 紅外線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長為0.76m1.5m。用近紅外作為遙控光源，是因?yàn)槟壳凹t外發(fā)射器件與紅外接收器件的發(fā)光與受光峰值波長一般為0.8m0.94m，因此，紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（IRDA）成立后，為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通訊效果，紅外通訊協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通訊所采用的光波波長的范圍限定在850nm至900nm之內(nèi)。在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。 1.1.2 紅外通信的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為了建立一個(gè)統(tǒng)一紅外數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，1993年由HP、COMPAQ、INTEL等二十多家公司

11、成立了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)。一年后，第一個(gè)IrDA的紅外數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，即Ir-DA1.0。Ir-DA1.0簡稱STR Serial Infrared，它是基于HP-SIR的異步、半雙工紅外通信方式。STR以系統(tǒng)的異步通信收發(fā)器UART為依托，通過對(duì)串行數(shù)據(jù)脈沖的波形壓縮和對(duì)所接受光信號(hào)電脈沖的波形擴(kuò)展這一編碼解碼過程3/16EnDec實(shí)現(xiàn)紅外數(shù)據(jù)傳輸。由于受到UART通信速率的限制，STR的最高通訊速率只有115.2Kbps，及電腦串行端口的最高速率。1996年，IrDA發(fā)布了Ir-DA1.1標(biāo)準(zhǔn)，即Fast In-frared，簡稱FIR。與SIR相比，由于FIR不在依托UART，其最高通信速率

12、有了質(zhì)的飛躍，可達(dá)4Mbps。FIR采用了全新的4PPM調(diào)制解調(diào)，即通過分析脈沖的相位來辨別所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)，其通信原理與SIR是截然不同的，但由于FIR在115，Kbps一下速率是依舊采用SIR的編碼解碼過程，所以它仍然可以與支持SIR的低速設(shè)備進(jìn)行通信。IrDA1.2標(biāo)準(zhǔn)為低功耗的IrDA1.0標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已普遍應(yīng)用于手持設(shè)備。隨著移動(dòng)計(jì)算機(jī)設(shè)備和移動(dòng)通信設(shè)備的日益普及，紅外數(shù)據(jù)通信已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)發(fā)展的黃金期。自1993年IrDA成立以來，紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)的會(huì)員已經(jīng)發(fā)展到150多個(gè)，當(dāng)今在IT業(yè)和通信業(yè)叱咤風(fēng)云的大公司幾乎都在其中，由此可見IrDA標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)獲得了業(yè)界的廣泛認(rèn)同和支持。目前已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)

13、出來的具體紅外通信能力的設(shè)備已經(jīng)有一百多種，紅外模塊的年裝機(jī)量已經(jīng)達(dá)到一億五千萬套，并以每年40%的速度高速增長。盡管現(xiàn)在有了同樣用于近距離通的藍(lán)牙技術(shù)，但紅外通信技術(shù)以其成本低廉和廣泛的兼容性等優(yōu)點(diǎn)，勢(shì)必會(huì)在將來很長一段時(shí)間內(nèi)在近距離無線通信領(lǐng)域扮演重要角色。1.1.3 紅外遙控的基本原理紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波，通常采用調(diào)制載波脈沖發(fā)射方式，有利于提高峰值功率，減小驅(qū)動(dòng)電流的平均值，提高發(fā)光效率和抗干擾能力。發(fā)射機(jī)一般由指令鍵、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載體

14、進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定指令編碼信號(hào)。紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。接收電路一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來，即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由單片機(jī)傳送給USB芯片PDIUSBD12，再經(jīng)過USB接口的D-和D+引腳與PC機(jī)進(jìn)行通信，控制PPT的翻頁。1.1.4 單片機(jī)和紅外線控制傳統(tǒng)

15、的遙控器大多數(shù)采用了無線電遙控技術(shù)，但是隨著科技的進(jìn)步，紅外線遙控技術(shù)的成熟，紅外也成為了一種被廣泛應(yīng)用的通信和遙控手段。繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空凋機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。由于紅外線抗干擾能力強(qiáng)，且不會(huì)對(duì)周圍的無線電設(shè)備產(chǎn)生干擾電波，同時(shí)紅外發(fā)射接收范圍窄，安全性較高。紅外遙控雖然被廣泛應(yīng)用，但各產(chǎn)商的遙控器不能相互兼容。當(dāng)今市場(chǎng)上的紅外線遙控裝置一般采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，由于其靈活性較低，應(yīng)用范圍有限，所以采用單片機(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用

16、設(shè)計(jì)，遙控裝置將同時(shí)具有編程靈活、控制范圍廣、體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低、可靠性高等特點(diǎn)，因此采用單片機(jī)的紅外遙控技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。1.2 USB接口技術(shù)1.2.1 USB技術(shù)簡介隨著數(shù)字化的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集也越來越重要，傳統(tǒng)的外設(shè)與主機(jī)的通信口一般采用ISA、PCI、C PCI、1394等標(biāo)準(zhǔn)，基于這些接口的產(chǎn)品，安裝麻煩，價(jià)格昂貴，并受計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量、地址中斷資源限制，且可擴(kuò)展性差，USB的出現(xiàn)，很好地解決了以上問題。 USB作為一種新型的串口通信標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的傳輸速率，支持熱插拔和即插即用，可擴(kuò)展性好，采用總線供電，使用靈活。它共有4種傳輸模式：控制傳輸、同步傳輸、中斷傳輸

17、、批量傳輸，以適應(yīng)不同設(shè)備的需要。信息技術(shù)與電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備也得到飛速發(fā)展和應(yīng)用。過去人們單純追求計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的傳輸速度，現(xiàn)在糾錯(cuò)能力和操作安裝的簡易性也成為人們關(guān)注的目標(biāo)。USB通訊技術(shù)的出現(xiàn)，使高傳輸速度、強(qiáng)糾錯(cuò)能力、易擴(kuò)展性、方便的即插即用，有機(jī)的結(jié)合在一起。采用PDIUSBD12芯片和89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的基于USB總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有可靠性高、數(shù)據(jù)不丟失、抗干擾性強(qiáng)、便于數(shù)據(jù)傳輸和處理等優(yōu)點(diǎn)，可在信號(hào)測(cè)試、信號(hào)采集場(chǎng)合廣泛使用。1.2.2 PDIUSBD12芯片特點(diǎn)PDIUSBD12是一個(gè)性能優(yōu)化的USB器件，通常用于基于微控制器的系統(tǒng)，并通過高速通用

18、并行接口與微控制器進(jìn)行通信，而且支持本地DMA傳輸。該器件采用模塊化的方法實(shí)現(xiàn)一個(gè)USB接口，允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統(tǒng)微控制器，允許使用現(xiàn)存的體系結(jié)構(gòu)使固件投資減到最小。這種靈活性減少了開發(fā)時(shí)間、風(fēng)險(xiǎn)和成本。該器件使開發(fā)成本低且高效的USB外圍設(shè)備的一種有效途徑。PDIUSDB12完全符合USB1.1規(guī)范，也能適應(yīng)大多數(shù)設(shè)備類規(guī)范的設(shè)計(jì)，如成像類、大容量存儲(chǔ)類、通信類、打印類和人工輸入設(shè)備等。因此，PDIUSBD12非常適合做很多外圍設(shè)備?，F(xiàn)在很多用SCSI實(shí)現(xiàn)的很多設(shè)備如果用USB來實(shí)現(xiàn)可以直接降低成本。PDIUSBD12還集成了SoftConnect、GoodLink

19、、可編程時(shí)鐘輸出、低頻晶振和終端電阻等特性。所有這些特性都能在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)節(jié)省成本，同時(shí)在外圍設(shè)備上很容易實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的USB功能。1.3 論文研究內(nèi)容和意義1.3.1 研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要研究并設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)PPT翻頁的控制。本控制系統(tǒng)主要是由AT89C51系列單片機(jī)、電源電路、紅外編碼發(fā)射電路、紅外解碼接收電路、USB芯片控制電路等部分組成。單片機(jī)編碼發(fā)射遙控信號(hào)經(jīng)紅外接收處理傳送給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過解碼后把不同的信息碼傳輸給PDIUSBDI2芯片，最后經(jīng)過PDIUSBDI2芯片的處理把信息碼傳輸給USB接口，與PC機(jī)進(jìn)行交流，從而控制PPT的翻頁。1.3.2 研究意

20、義PPT在多媒體媒體、工作匯報(bào)、廣告宣傳、產(chǎn)品演示等方面應(yīng)用廣泛，成效顯著。但是，在使用該軟件時(shí)，操作人員需要不斷地再計(jì)算機(jī)前通過操作鼠標(biāo)來實(shí)現(xiàn)幻燈片的連續(xù)放映，給操作人員帶來很多不便。并且對(duì)于學(xué)生來說，由于老師只能在講臺(tái)處講課，教室后排的一些同學(xué)會(huì)出現(xiàn)不認(rèn)真聽課的現(xiàn)象，并且老師的肢體語言教學(xué)受到限制。通過本系統(tǒng)可以使操作人員離開PC機(jī)，增強(qiáng)演示場(chǎng)合的人機(jī)交互性能，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。2 系統(tǒng)分析2.1 方案論證 （1）單片機(jī)控制器模塊 方案一：采用目前比較通用的51系列單片機(jī)。 此單片機(jī)的運(yùn)算能力強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，市場(chǎng)上比較多見價(jià)格便宜且技術(shù)比較成熟容易實(shí)現(xiàn)。 方案二：采用凌陽16

21、 位單片機(jī)SPCE061A 作為控制核心。 與51單片機(jī)相比，SPCE061A具有更加豐富的資源，有32個(gè)可編程的I/O口，14個(gè)中斷源。但考慮到本設(shè)計(jì)沒有用到如此多資源且價(jià)格貴，市場(chǎng)比較少見，技術(shù)不穩(wěn)定。 綜合分析考慮，選擇方案一。 （2）38kHz載波實(shí)現(xiàn) 利用載波對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制從而減少信號(hào)傳輸過程中的光波干擾,提高數(shù)據(jù)傳輸效率。以下是對(duì)產(chǎn)生38kHz載波的單片機(jī)軟件與硬件電路進(jìn)行比較。 方案一：單片機(jī)T0定時(shí)產(chǎn)生38KHz載波 電路原理:AT89C51定時(shí)器T1產(chǎn)生周期性的26.3us的矩形脈沖,即每隔13us，定時(shí)器T1產(chǎn)生中斷輸出一個(gè)相反的信號(hào)使輸出端產(chǎn)生周期的38kHz脈沖信號(hào)。計(jì)

22、算公式如2-1所示，脈沖圖如圖2.1所示。 圖2.1 38kHz載波信號(hào)方案二：硬件晶振電路產(chǎn)生38kHz載波 電路分析: 晶振Y1，電容C1、C2、U1A、R2 、R3組成38kHz載波振蕩電路，MC14011是邏輯與非門。U1B對(duì)38KHz的振蕩信號(hào)取反，同時(shí)隔離前后級(jí)的信號(hào)干擾。如圖2.2所示。P11屬于單片機(jī)P1口用于單片機(jī)對(duì)受控對(duì)象控制信號(hào)處理后的數(shù)據(jù)輸出口，數(shù)據(jù)與38kHz信號(hào)與P11端數(shù)據(jù)邏輯或非門輸出，完成信號(hào)的調(diào)制。圖2.2 脈沖產(chǎn)生的硬件電路圖對(duì)于產(chǎn)生38kHz脈沖信號(hào)的軟、硬件電路的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行比較選擇，軟件實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有利于產(chǎn)品開發(fā)使用，加密性強(qiáng)，電路板元件少，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，便于產(chǎn)

23、品的推廣。因而采用方案一，即用軟件定時(shí)產(chǎn)生38KHz的載波信號(hào)。 （3）紅外解碼電路的比較 方案一：采用單片機(jī)加專用解碼芯片 其優(yōu)點(diǎn)是軟件設(shè)計(jì)簡單，但增加了外圍電路的設(shè)計(jì)，使得單片機(jī)的IO口減少不利于多路開關(guān)電路的擴(kuò)展。 方案二：采用單片機(jī)軟件解碼 其外圍電路簡潔，空出的IO口多，利于單片機(jī)擴(kuò)展多路開關(guān)電路的設(shè)計(jì)，而編程就會(huì)復(fù)雜些。 根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，采用方案二。 （4）驅(qū)動(dòng)與開關(guān) 方案一：采用晶閘管直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。 其優(yōu)點(diǎn)是體積小，電路簡單，外圍元件少。但控制電流小，大電流晶閘管成本高，并且隔離性能差。 方案二：采用三極管驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。 其體積大，外圍元件多。優(yōu)點(diǎn)是控制電流大，隔離

24、性能好。 根據(jù)實(shí)際情況，擬采用方案二（5）獨(dú)立按鍵與矩陣按鍵方案一：獨(dú)立按鍵編程簡單，但一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)IO口，浪費(fèi)IO口，畢竟單片機(jī)系統(tǒng)的IO資源很有限。方案二：矩陣按鍵節(jié)省IO口，可實(shí)現(xiàn)較多的功能，但是編程復(fù)雜。由于本系統(tǒng)只實(shí)現(xiàn)PPT的上翻和下翻，所以選擇方案一。2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求，結(jié)合上述方案的論證，初步確定設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由發(fā)射部分、接收部分和USB接口部分組成：發(fā)射部分鍵盤采用獨(dú)立按鍵，單片機(jī)的P1.6、P1.7口為數(shù)據(jù)采集入口，P3.0口為數(shù)據(jù)輸出口。根據(jù)掃描到不同的接口輸入，經(jīng)過AT89C2051的分析，P3.0輸出不同的信號(hào)值，按照數(shù)據(jù)處理要求從P3.0

25、輸出控制脈沖與T1產(chǎn)生的38KHz的載波（周期是26.3s）進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)NPN三極管對(duì)信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管將控制信號(hào)發(fā)送出去。紅外數(shù)據(jù)接收則是采用HS0038一體化接收頭，內(nèi)部集成遙控信號(hào)的接收、放大、檢波、整形的功能，紅外信號(hào)經(jīng)過HS0038的處理變成電信號(hào)，傳給AT89C51單片機(jī)進(jìn)行解碼，根據(jù)不同的解碼結(jié)果，單片機(jī)給PDIUSBD12不同的指令，指令經(jīng)PDIUSBD12處理把不同的信號(hào)通過USB接口與PC機(jī)進(jìn)行交流。整個(gè)總體設(shè)計(jì)框圖如圖2.3所示。單 片 機(jī)單 片 機(jī)PC 機(jī)USB接口PDIUSBD12紅外接收頭紅外發(fā)射電路獨(dú)立按鍵圖2.3 總體設(shè)計(jì)框圖3 紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)3.1 單片

26、機(jī)及其硬件電路設(shè)計(jì)3.1.1 單片機(jī)的介紹（1）AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。a. 主要特性：與MCS-51 兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命：

27、1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年，全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖，1288位內(nèi)部RAM，32可編程IO線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 圖3.1 AT89C51引腳圖b.管腳說明： P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向IO口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電

28、阻的8位雙向IO口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)

29、據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向IO口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口， P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLAS

30、H編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，

31、則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。c.振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的

32、高低電平要求的寬度。d.芯片擦除： 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。（2）AT89C2051單片機(jī) AT89C2051是由ATMEL公司推出的一種小型單片機(jī)。95年出

33、現(xiàn)在中國市場(chǎng)。其主要特點(diǎn)為采用Flash存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，可以很快被中國廣大用戶接受，其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗(yàn)比較容易。 AT89C2051共有20條引腳，2051繼承了8031最重要引腳：P1口共8腳，準(zhǔn)雙向端口。P3.0P3.6共7腳，準(zhǔn)雙向端口，并且保留了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3.1的串行通訊功能，P3.2、P3.3的中斷輸入功能，P3.4、P3.5的定時(shí)器輸入功能。在引腳的驅(qū)動(dòng)能力上面，AT89C2051具有很強(qiáng)的下拉能力，P1，P3口的下拉能力均可達(dá)到20mA.相比之下，AT89C51的端口下拉能力每腳最大為15

34、mA。但是限定9腳電流之和小于71mA.這樣，引腳的平均電流只有9mA。AT89C2051驅(qū)動(dòng)能力的增強(qiáng)，使得它可以直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管，如圖3.2所示。圖3.2 AT89C2051引腳圖3.1.2 振蕩電路AT89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器, 振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)送到CPU, 作為CPU的時(shí)鐘信號(hào),驅(qū)動(dòng)CPU產(chǎn)生執(zhí)行指令功能的機(jī)器周期。引腳XTAL1和XTAL2是此放大器的輸人端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器, 振蕩電路的連接如圖所示圖3-3所示，外接石英晶體以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路, 接在放大器的反饋回路

35、中。對(duì)外接電容C1和C2的值雖然沒有嚴(yán)格的要求, 但電容的大小多少會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振圈內(nèi)部振蕩的接法的快速性和溫度穩(wěn)定性。外接石英晶體時(shí), C1和C2一般取20-30pF。本系統(tǒng)的石英晶振為12MHz，電容取30pF。 圖3.3 晶振電路3.1.3 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài), 并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí), 還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸人到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí), 且振蕩器穩(wěn)定后, 如果RST引腳有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周

36、期（24個(gè)振蕩周期）, 則CPU就可響應(yīng)并且將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位分為手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是手動(dòng)復(fù)位, 當(dāng)按下按鈕時(shí), 即使人的動(dòng)作很快, 也會(huì)使按鈕保持通達(dá)數(shù)十毫秒，所以, 手動(dòng)復(fù)位能確保復(fù)位時(shí)間要求。復(fù)位電路連接如圖3.4所示。圖3.4 復(fù)位電路3.1.4 按鍵電路按鍵K1、K2分別與單片機(jī)的引腳P1.7和P1.6連接，上拉電阻起到抗干擾和增強(qiáng)高電平的作用。當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，IO與Vcc相等為高電平1。當(dāng)K1或K2被按下時(shí)，引腳P1.7或P1.6與GND連通，而Vcc與GND之間有10K的電阻，不至于造成短路，此時(shí)IO口上的電平與GND相等為低電平0。圖3.5 按鍵電路3.1.5

37、 紅外發(fā)射二極管電路 紅外發(fā)射二極管電路是紅外通信系統(tǒng)中一個(gè)用來發(fā)射信號(hào)的一個(gè)非常重要的元件，雖然它看起來比較小，不太明顯，但是沒有它，紅外通信就只能是一句空話。它是實(shí)現(xiàn)紅外通信的橋梁，其重要性就好像燈泡在照明系統(tǒng)中一樣，使整個(gè)紅外通信系統(tǒng)的焦點(diǎn)。常用的紅外發(fā)光二極管（如SE303、PH303），其外形和發(fā)光二極管LED相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約0.93m）。管壓降約1.4V，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí)，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因?yàn)槊}動(dòng)光的有效傳送距離與

38、脈沖的峰值成正比，只需盡量提高峰值IP，就能增加紅外光的發(fā)射距離。提高IP的方法，就是減少脈沖占空比，即壓縮脈沖寬度T。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，紅外發(fā)送、接收距離大于等于10米，即要提高紅外線作用距離，那么就應(yīng)該提高發(fā)射管的瞬時(shí)發(fā)射功率，降低其平均功率。而采用一定的占空比的脈沖發(fā)射是解決發(fā)射功率與作用距離的有效途徑。同時(shí)，加裝聚光透鏡，以改善其發(fā)射指向性能，提高作用距離。紅外光束編碼收發(fā)系統(tǒng)的有效作用距離是由饋送進(jìn)發(fā)射LED的電流峰值所決定的，電流平均值越小，其功率越高。如下圖3-6，改變R2的值，可以改變發(fā)射的距離。對(duì)下面的電路， ， （2.1）為電路工作電壓，為管的工作電壓，為發(fā)射管的正向電流，

39、為發(fā)射管的耗損功率。SE304紅外發(fā)射管特性：耗損功率：=100mW； 正向電流：=50mA； 反向電壓：=5V;結(jié)溫：Tj=100C； 存放溫度：Tstg=-40C+100C。在紅外數(shù)據(jù)發(fā)射過程中，由于發(fā)送信號(hào)時(shí)的最大平均電流需幾十毫安（對(duì)應(yīng)mW級(jí)發(fā)射功率），所以需要三極管放大后去驅(qū)動(dòng)紅外光發(fā)射二極管（又稱電光二極管）。軟件編程將數(shù)據(jù)從P3口第6腳（P3.7）將數(shù)據(jù)輸出。圖3.6 紅外發(fā)射二極管電路3.2 單片機(jī)紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)3.2.1 紅外編碼原理本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用不同的脈寬寬度來實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制信號(hào)的編碼，可由發(fā)送單片機(jī)來完成。用圖3-7表示二進(jìn)制信號(hào)中的高電平1，其特征是脈沖中低電平與高電平的

40、寬度均等于026ms，相當(dāng)于10個(gè)26us 的寬度；用圖2-12(b)表示二進(jìn)制信號(hào)中的低電平0，其特征是脈沖中高電平的寬度等于026ms，而低電平的寬度是高電平的二倍，等于052ms，相當(dāng)于20個(gè)26us 的寬度。上述l0個(gè)和20 個(gè)脈沖寬度還可適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)不同數(shù)據(jù)傳輸速度的需要。在數(shù)據(jù)傳輸前先開始一段引導(dǎo)碼，引導(dǎo)碼由15個(gè)脈沖的低電平和15個(gè)脈沖的高電平組成。（a）高電平“1”的表示 （b）低電平“0”的表示（c）引導(dǎo)碼的表示圖3.7 二進(jìn)制信號(hào)的編碼二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制仍由發(fā)送單片機(jī)來完成，它把編碼后的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成頻率為38KHz的間斷脈沖串，相當(dāng)于用二進(jìn)制信號(hào)的編碼乘以頻率為38K

41、Hz的脈沖信號(hào)得到的間斷脈沖串，即是調(diào)制后用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號(hào)。如圖3-8所示，A是二進(jìn)制信號(hào)的編碼波形，B是頻率為38KHz(周期為26s )的連續(xù)脈沖串，c是經(jīng)調(diào)制后的間斷脈沖串(相當(dāng)于C=AB)，用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的波形。圖3-8中，待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為101。圖3.8 二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制3.2.2 基于字節(jié)傳輸?shù)募t外收發(fā)數(shù)據(jù)格式在發(fā)送字節(jié)的開始先通過單片機(jī)發(fā)送20個(gè)脈沖寬度(每個(gè)脈沖周期26us)的高電平作為傳輸開始，接著發(fā)送8位數(shù)據(jù)(字節(jié)高位在前，低位在后)，最后發(fā)送10個(gè)脈沖寬度的低電平作為傳輸結(jié)束，如圖3-9所示。 圖3.9 基于字節(jié)傳輸?shù)募t外收發(fā)數(shù)據(jù)格式3.3 紅外發(fā)

42、射總體電路圖 將指令脈沖編碼信號(hào)調(diào)制在載波振蕩器產(chǎn)生的載波上（也稱脈碼調(diào)制），然后用這脈碼調(diào)制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，以發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波，其紅外遙控系統(tǒng)電路框圖如圖3-10所示。AT89C2051按鍵開關(guān)紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制38KHz載波圖3.10 紅外線遙控系統(tǒng)框圖根據(jù)以上的分析，紅外發(fā)射部分總體電路圖如圖3-11所示。圖3.11紅外發(fā)射部分總體電路圖3.4 紅外發(fā)射程序流程圖圖3.12 發(fā)射主流程圖 圖3.13 鍵盤掃描子流程圖圖3.14 編碼、發(fā)送子程序具體程序設(shè)計(jì)見附錄1。4 紅外線接收4.1 紅外接收頭二進(jìn)制信號(hào)的解調(diào)由紅外接收電路一體化的紅外接收頭HS0038來完成，一體化

43、的紅外接收頭HS0038的外部結(jié)構(gòu)如圖4.1所示，1腳GND接電源地，2腳VCC接+5V，3腳OUT為數(shù)據(jù)輸出端(TTL電平，反相輸出)，可直接與單片機(jī)相聯(lián)。 HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號(hào)情況下，其接收距離可達(dá)35m。它能與TTL、COMS 電路兼容。HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號(hào)頻率為38 kHz,周期約26 s。HS0038將紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機(jī)識(shí)別的TTL 信號(hào)，這樣大大簡化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作，方便使用。本系統(tǒng)中，它把收到的紅外

44、信號(hào)經(jīng)內(nèi)部處理并解調(diào)復(fù)原，輸出圖4-1中波形E(正好是對(duì)圖3.8中波形A的取反)，HS0038的解調(diào)可理解為：在輸入有脈沖串時(shí)，輸出端輸出低電平，否則輸出高電平。圖4.1 HS0038的外觀及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4.2 紅外線的的解碼 二進(jìn)制信號(hào)的解碼由接收單片機(jī)來完成，它把紅外接收頭送來的二進(jìn)制編碼波形通過解碼，還原出發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)。如圖4.2，把波形D解碼還原成數(shù)據(jù)信息101。圖4.2 HS0038的輸入輸出波形平時(shí)發(fā)射電路無鍵按下，紅外發(fā)射二極管不發(fā)出信號(hào)，遙控接收頭輸出為高電平。有鍵按下時(shí)，信號(hào)輸出引腳首先輸出一個(gè)0.39ms的高電平和0.39ms的低電平引導(dǎo)碼，此時(shí)與HS0038相連的單片

45、機(jī)某個(gè)IO口的電平被拉低。當(dāng)0.39ms的低電平過后讀到0.26ms的高電平和0.26ms的低電平，則表示“1”，當(dāng)讀到0.52ms的高電平和0.26ms的低電平相連的信號(hào)則表示“0”。4.3 紅外接收程序流程圖圖4.3 紅外接收程序流程圖具體程序設(shè)計(jì)見附錄25 單片機(jī)與PC機(jī)間通信5.1 USB對(duì)設(shè)備要求的響應(yīng) USB設(shè)備插入PC機(jī)USB接口之后，PC機(jī)要分若干步驟向USB設(shè)備發(fā)出設(shè)備要求，索要設(shè)備的各項(xiàng)描述符。只有當(dāng)設(shè)備正確回應(yīng)了主機(jī)的所有設(shè)備要求之后，設(shè)備列舉完成，設(shè)備才能正常工作；否則，要么主機(jī)認(rèn)為該設(shè)備是“未知設(shè)備”，要么顯示該設(shè)備“工作不正?！??？梢娬_響應(yīng)主機(jī)的設(shè)備要求是一個(gè)US

46、B設(shè)備應(yīng)該首先完成的功能。 所有類的USB設(shè)備都必須對(duì)Get_Descriptor、Set_Address、Get_Configuration等標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備要求做出響應(yīng)，如表5.1所示。表5.1 USB設(shè)備作出的響應(yīng)要求類型要求值索引長度傳輸數(shù)據(jù)00000000B00000001B00000010BClear_Feature（01H）特征選擇器0接口端點(diǎn)0無10000000BGet_Configuration(08H)001設(shè)定值10000000BGet_Descriptor(06H)描述符類型描述符指數(shù)0或語言ID描述符長度各描述符10000001BGet_Interface0A(H)0接口1切

47、換接口10000000B10000001B10000010BGet_statue(00H)00接口端點(diǎn)2設(shè)備接口端點(diǎn)狀態(tài)00000000BGet_Address(05H)設(shè)備新地址00無00000000BSet_Configuration(09H)設(shè)定值00無00000000BSet_Descriptor(07H)描述符類型描述符指數(shù)0或語言ID描述符長度各描述符00000000B00000001B00000010BSet_Feature(03H)特征選擇器0接口端點(diǎn)0無00000001BSet_Interface(0BH)切換的特定接口0無10000010BSync_Frame(0CH)0端

48、點(diǎn)2幀號(hào)碼表中，設(shè)備要求的BmRequestType域表示的是數(shù)據(jù)傳輸方向、要求類型以及接受對(duì)象的類型等信息，對(duì)每個(gè)設(shè)備要求來說是固定的；BmRequestType域與BmRequestType域配合起來就決定了一個(gè)具體的設(shè)備要求是什么，其他3個(gè)域包含了各個(gè)設(shè)備要求不同的具體參數(shù)，定性的就是要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度。除了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備要求之外，對(duì)不同的設(shè)備類，還可能有各自一些特殊的設(shè)備要求。表5.2中列出了HID設(shè)備特有的要求。表5.2 HID設(shè)備特有要求要求類型要求值索引長度傳輸數(shù)據(jù)10100001Get_report報(bào)告類型報(bào)告ID接口報(bào)告長度報(bào)告00100001Set_report報(bào)告類型報(bào)告ID接

49、口報(bào)告長度報(bào)告10100001Get_Idle0報(bào)告ID接口1閑置率00100001Set_Idle閑置間隔報(bào)告ID接口0無可用數(shù)據(jù)10100001Get_Protocol0接口10=Boot1=Report00100001Set_Protoco0=Boot1=Report接口0無可用數(shù)據(jù)當(dāng)USB設(shè)備接收到主機(jī)發(fā)來的設(shè)備要求之后，它必須在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)這個(gè)要求做出響應(yīng)。典型的設(shè)備列舉過程如圖5.1所示。圖5.1 USB設(shè)備的典型列舉過程由此可見，USB設(shè)備的一個(gè)基本特征就是能夠正確相應(yīng)主機(jī)的各種設(shè)備要求，但并不是所有USB設(shè)備都支持所有的設(shè)備要求，事實(shí)上也沒有任何一種設(shè)備能夠支持USB規(guī)范中定義

50、的所有設(shè)備要求。每種USB設(shè)備只需支持設(shè)備列舉所必需的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備要求，就可以是主機(jī)成功識(shí)別設(shè)備，而設(shè)備實(shí)現(xiàn)的其他功能通常還需要支持一些其他的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備要求，以及類專有設(shè)備要求。有了這2部分功能，設(shè)備就可以正常工作了。以至于什么樣的USB設(shè)備具體需要支持哪些設(shè)備要求，則要參考USB-IF關(guān)于不同USB設(shè)備類的定義文檔。5.2 USB芯片PDIUSBD12PDIUSBD12 是一款性價(jià)比很高的USB 接口芯片器件，它通常用作微控制器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口，也支持本地的DMA傳輸。這種實(shí)現(xiàn)USB接口的標(biāo)準(zhǔn)組件使得設(shè)計(jì)者可以在各種不同類型微控制器中選擇出最合適的微控制器。這種靈

51、活性減小了開發(fā)的時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)、以及費(fèi)用，從而用最快捷的方法實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的USB 外設(shè)的解決方案。PDIUSBD12 完全符合USB1.1版的規(guī)范，它還符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格：成像類、海量存儲(chǔ)器件、通信器件、打印設(shè)備以及人機(jī)接口設(shè)備。同樣地，PDIUSBD12 理想地適用于許多外設(shè)，例如打印機(jī)、掃描儀外部的存儲(chǔ)設(shè)備和數(shù)碼相機(jī)等等，它使得當(dāng)前使用SCSI 的系統(tǒng)可以立即降低成本。PDIUSBD12 所具有的低掛起功耗連同LazyClock輸出可以滿足使用ACPI、OnNOW和USB電源管理的要求。低的操作功耗可以應(yīng)用于使用總線供電的外設(shè)。此外它還集成了許多特性，包括SoftConnet 、GoodLi

52、nk、 可編程時(shí)鐘輸出、低頻晶振和終止寄存器集合。所有這些特性都為系統(tǒng)顯著節(jié)約了成本，同時(shí)使USB 功能在外設(shè)上的應(yīng)用變得容易。PDIUSBD12的引腳定義和內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖5.2和圖5.3所示。圖5.2 PDIUSBD12的引腳圖5.3 PDIUSBD12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖表5.3 PDIUSBD12引腳定義管腳符號(hào)類型描述1DATAIO2雙向數(shù)據(jù)位02DATAIO2雙向數(shù)據(jù)位13DATAIO2雙向數(shù)據(jù)位24DATAIO2雙向數(shù)據(jù)位35GNDP地6DATAIO2雙向數(shù)據(jù)位47DATAIO2雙向數(shù)據(jù)位58DATAIO2雙向數(shù)據(jù)位69DATAIO2雙向數(shù)據(jù)位710ALEI地址鎖存使能在多路地址/數(shù)據(jù)

53、總線中下降沿關(guān)閉地址信鎖存。將其固定為低電平用于單地址/數(shù)據(jù)總線配置11CS_NI片選（低有效）12SUSPEND IOD4 器件處于掛起狀態(tài)13CLKOUTO2可編程時(shí)鐘輸14INT_NOD4中斷（低有效）15RD_NI讀選通（低有效）16WR_NI寫選通（低有效）17DMREQO4DMA請(qǐng)求管腳符號(hào)類型描述18DMACK_NIDMA應(yīng)答（低有效）19EOT_NIDMA 傳輸結(jié)束（低有效），EOT_N 僅當(dāng)DMACK_N 和RD_N或WR_N 一起激活時(shí)才有效20RESET_NI復(fù)位（低有效且不同步），片內(nèi)上電復(fù)位電路，該管腳可固定接VCC21GL_NOD8GoodLink指示器（低有效）22XTAL1I晶振連接端1（6MHz）23XTAL2O晶振連接端2（6MHz）,如果采用外部時(shí)鐘信號(hào)取代晶振可連接XTAL1 XTAL2 應(yīng)當(dāng)懸空